In-situ surface X-ray diffraction studies of homoepitaxial growth and dissolution at gold single crystal electrodes

Homoepitaxial growth and electrodissolution of gold single crystal electrodes in chloride-containing solutions have been investigated in-situ by surface sensitive X-ray diffraction. For this a novel electrochemical hanging meniscus X-ray transmission cell with an electrolyte exchange system was developed which allows to obtain high quality electrochemical data in parallel to a structural characterization of the electrochemical interface. Utilizing the new setup, unique real-time studies of electrodeposition and electrodissolution were performed under realistic reaction conditions (unrestricted mass transport). This provided a detailed insight into the complex relationship between the atomic-scale structure of the solid-liquid interface, the growth or dissolution behavior, and the resulting surface morphology. Operating in the diffusion-limited potential regime, i.e. at constant deposition rate, homoepitaxial growth was studied as a function of central deposition parameters (electrode potential and Au concentration). A particular interesting growth behavior was found on Au(100) electrodes. With decreasing potential transitions from step-flow to layer-by-layer growth, manifested by layering oscillations in the X-ray intensity, then to multilayer growth, and finally back to layer-by-layer growth were observed. The re-entrant layer-by-layer growth in the reconstructed potential regime demonstrates the important role of the solid surface structure on the growth behavior and on the resulting film morphology. In turn the growth process has a pronounced influence on the ’hex’ reconstructed surface layer. The ’hex’ layer compresses linearly and reversible towards more negative potentials. While the potential-induced formation of reconstruction in Au-free electrolyte requires the incorporation of adatoms into the existing unreconstructed surface layer the growth of reconstructed layers in Au-containing electrolyte proceeds via attachment of adatoms to step edges of reconstructed islands and no significant kinetic barrier exists for attaining the energetically preferred in-plane spacing. A higher compressed phase apparently requires a more negatively charged surface. Furthermore a rapid formation of the reconstruction was found during Au electrodeposition which differs pronouncedly from the very slow kinetics of this process in the absence of Au-species in the solution. This suggests that the barrier for incorporation of the Au atoms into the surface is low and that the Au surface transport to unreconstructed areas governs the phase transition kinetics. In contrast to homoepitaxial growth on Au(100) electrodes similar studies on Au(111) electrodes provided only indications for 3D growth or non-ideal layer-by-layer growth which indicates a significantly larger step edge barrier on the (111) oriented surface. Thus the growth behavior of Au electrodes in chloride containing solution follows the general trends observed in MBE studies under UHV conditions. Complementary to homoepitaxial growth the inverse process of electrodissolution has been investigated on Au(111) electrodes. Interestingly the 2D dissolution mode dominates the active dissolution regime which demonstrates that electrodeposition and electrodissolution are not necessarily symmetrical processes. The layer-by-layer dissolution process manifests in X-ray intensity oscillations and in oscillations in the electrochemical current. This is the first report of current oscillations due to layer-by-layer dissolution of single crystal, metal electrodes. Electrochemical data and SXS data can be successfully described by a modified model function which was originally derived for the case of homoepitaxial deposition.Das homoepitaktische Wachstum und das elektrochemische Auflösen von Goldeinkristallelektroden wurde in chlorhaltigen Elektrolyten in-situ mittels oberflächensensitiver Röntgenbeugung untersucht. Hierzu wurde eine neuartige elektrochemische Röntgentransmissionszelle mit Elektrolytaustauschsystem entwickelt, welche die Aufnahme hochqualitativer elektrochemischer Daten parallel zu einer strukturellen Charakterisierung der elektrochemischen Grenzfläche ermöglicht. Unter Verwendung dieses Aufbaus wurden bislang einzigartige Studien zur Elektrodeposition und zur elektrochemischen Auflösung unter realistischen Reaktionsbedingungen durchgeführt. Dies liefert einen detailierten Einblick in die komplexen Beziehungen zwischen der Struktur der Fest/Flüssig Grenzfläche, dem Wachstums- bzw. Auflöseverhalten und der resultierenden Oberflächenmorphologie. Homoepitaktisches Wachstum wurde im diffusionslimitierten Potentialbereich, d.h. bei konstanter Abscheiderate, als Funktion zentraler Abscheideparameter (Elektrodenpotential und Goldkonzentration) untersucht. Ein besonders interessantes Wachstumsverhalten wurde auf Au(100) Elektroden gefunden. Mit abnehmendem Potential wurde ein Übergang von Stufenflusswachstum zu lagenweisem (2D) Wachstum, welches sich in Form von Oszillationen in der Röntgeninstensität äussert, dann zu dreidimensionalem (3D) Wachstum und schließlich zurück zu lagenweisem Wachstum beobachtet. Das wiederkehrende 2D Wachstum im rekonstruierten Potentialbereich demonstriert die wichtige Rolle der Oberflächenstruktur auf das Wachstumsverhalten. Im Gegenzug übt der Wachstumsprozess einen entscheidenden Einfluss auf die rekonstruierte Lage aus. Die ’hex’ Lage komprimiert linear und reversibel in Richtung negativerer Potentiale. Während die potentialinduzierte Bildung der Rekonstruktion in goldfreien Elektrolyten auf dem Einbau von Atomen in die existierende unrekonstruierte Lage beruht, vollzieht sich das Wachstum rekonstruierter Lagen in goldhaltigen Elektrolyten durch Anlagerung von Adatomen an Stufenkanten rekonstruierter Inseln und es existiert keine signifikante kinetische Barriere, die einen energetisch günstigeren lateralen Gitterabstand verhindert. Offensichtlich benötigt eine höhere Kompression eine negativere Oberflächenladung. Desweiteren wurde eine schnelle Bildung der rekonstruierten Phase in goldhaltigem Elektrolyt gefunden, die sich deutlich von der sehr langsamen Kinetik dieses Prozesses in Abwesenheit der Goldspezies in der Lösung unterscheidet. Dies weist darauf hin, dass die Barriere für den Einbau von Goldatomen in die Oberfläche klein ist und dass der Oberflächentransport zu unrekonstruierten Bereichen die Kinetik des Phasenübergangs bestimmt. Ähnliche Studien auf Au(111) Elektroden zeigen nur 3D Wachstum oder nicht-ideales 2D Wachstum und lassen auf eine signifikant höhere Energiebarriere an Stufenkanten schließen. Das Wachstumsverhalten auf Goldelektroden in chlorhaltigen Elektrolyten folgt also dem generellen Trend, der auch bei der Molekularstrahlepitaxie unter Ultra-Hochvakuum-Bedingungen beobachtet wurde. Komplementär zum Wachstum wurde der inverse Prozess der elektrochemischen Auflösung auf Au(111) Elektroden untersucht. Interessanterweise dominiert das lagenweise Auflösen den Potentialbereich der aktiven Auflösung. Dies zeigt, dass Wachstum und Auflösung nicht notwendigerweise symmetrische Prozesse sind. Der 2D Auflöseprozess manifestiert sich in Oszillationen in der Röntgenintensität und im elektrochemischen Strom. Erstmalig wurden Stromoszillationen aufgrund von lagenweisem Auflösen einkristalliner Metallelektroden beobachtet. Die elektrochemischen Daten und die Röntgendaten können erfolgreich mit einem modifizierten Modell beschrieben werden, das ursprünglich für den Fall des homoepitaktischen Wachstums entwickelt wurde

Immediate Pigment Darkening Phenomenon. A Reevaluation of Its Mechanisms

Proposed mechanisms of immediate pigment darkening (IPD) are controversial. They include photooxidation of “premelanin,” changes in the distribution pattern of microfilaments and microtubules, movement of melanosomes to melanocyte dendrites, increased transfer of melanosomes to keratinocytes, and changes in the melanosome distribution pattern in keratinocytes. We investigated the following aspects of IPD: (1) production of IPD by UVA under physiologic and nonphysiologic conditions in full-thickness skin and epidermal sheets; (2) reversibility of IPD in vitro after in vivo and in vitro production; (3) blocking of IPD by disruption of the microfibrillar or microtubular system in vitro; (4) alterations of the cytoskeleton of melanocytes; (5) the melanosome distribution pattern in melanocytes and keratinocytes.The results were as follows: IPD could be elicited in vitro in full-thickness skin and in epidermal sheets. Its production was temperature independent (0°-37°) and was not inhibited by repeated freezing and thawing, or by formalin fixation. IPD was reversible in vitro under tissue culture conditions but only in viable skin. IPD could not be blocked by substances that disrupt the microfibrillar or microtubular system (cytochalasin B, colcemid, vincristine). As shown with a monoclonal antivimentin antibody, IPD-producing UBA doses did not induce changes in the cytoskeleton of melanocytes. No changes in number and distribution patter of melanosomes were observed electron-microscopically and by morphometric analysis of EM micrographs. Productions of IPD does not depend on the structural and functional integrity of themelanocyte cytoskeletal apparatus and is not confined to viable skin, whereas its reversibility is. The fact that no increased melanosome transfer occurs may explain the lack of a UV protective action

Praxisleitfaden Organspende

Der Praxisleitfaden Organspende orientiert sich am Aufbau und dem Inhalt der Richtlinie Spendererkennung der Bundesärztekammer. Kernelement der Richtlinie ist, dass die intensivmedizinisch tätige Ärzteschaft im Krankenhaus eine Organspende bei potenziellen Organspendern ermöglichen muss, wenn ein prinzipieller Wunsch zur Organspende besteht. Der Praxisleitfaden vermittelt das relevante Wissen zur Erkennung von potentiellen Organspendern und das Vorgehen bei diesem im komplexen klinischen Alltag eher seltenen Ereignisses. Auch der Spendeprozess wird im Hinblick auf die Spendererkennung grundlegend erörtert. Das Buch wendet sich an Ärztinnen und Ärzte auf den Intensivstationen, an die Transplantationsbeauftragten sowie an alle Health Professionals, die bei potenziellen Organspendern konfrontiert werden können

The Power Spectrum of Mass Fluctuations Measured from the Lyman-alpha Forest at Redshift z=2.5

We measure the linear power spectrum of mass density fluctuations at redshift z=2.5 from the \lya forest absorption in a sample of 19 QSO spectra, using the method introduced by Croft et al. (1998). The P(k) measurement covers the range 2\pi/k ~ 450-2350 km/s (2-12 comoving \hmpc for \Omega=1). We examine a number of possible sources of systematic error and find none that are significant on these scales. In particular, we show that spatial variations in the UV background caused by the discreteness of the source population should have negligible effect on our P(k) measurement. We obtain consistent results from the high and low redshift halves of the data set and from an entirely independent sample of nine QSO spectra with mean redshift z=2.1. A power law fit to our measured P(k) yields a logarithmic slope n=-2.25 +/- 0.18 and an amplitude \Delta^2(k_p) = 0.57^{+0.26}_{-0.18}, where $\Delta^2$ is the contribution to the density variance from a unit interval of lnk and k_p=0.008 (km/s)^{-1}. Direct comparison of our mass P(k) to the measured clustering of Lyman Break Galaxies shows that they are a highly biased population, with a bias factor b~2-5. The slope of the linear P(k), never previously measured on these scales, is close to that predicted by models based on inflation and Cold Dark Matter (CDM). The P(k) amplitude is consistent with some scale-invariant, COBE-normalized CDM models (e.g., an open model with \Omega_0=0.4) and inconsistent with others (e.g., \Omega=1). Even with limited dynamic range and substantial statistical uncertainty, a measurement of P(k) that has no unknown ``bias factors'' offers many opportunities for testing theories of structure formation and constraining cosmological parameters. (Shortened)Comment: Submitted to ApJ, 27 emulateapj pages w/ 19 postscript fig

Praxisleitfaden Organspende

The Organ Donation Practice Guide is based on the structure and content of the donor identification guidelines of the German Medical Association. The core element of the guideline is that doctors working in intensive care medicine in hospitals must enable organ donation from potential organ donors if there is a fundamental wish to donate organs. The practical guide provides the relevant knowledge for recognizing potential organ donors and the procedure for this event, which is rather rare in complex everyday clinical practice. The donation process is also fundamentally discussed with regard to donor identification. The book is aimed at doctors in intensive care units, transplant officers and all health professionals who may be confronted with potential organ donors

Uncertainty contributions to low-flow projections in Austria

The main objective of the paper is to understand the contributions to the uncertainty in low-flow projections resulting from hydrological model uncertainty and climate projection uncertainty. Model uncertainty is quantified by different parameterisations of a conceptual semi-distributed hydrologic model (TUWmodel) using 11 objective functions in three different decades (1976&ndash;1986, 1987&ndash;1997, 1998&ndash;2008), which allows for disentangling the effect of the objective function-related uncertainty and temporal stability of model parameters. Climate projection uncertainty is quantified by four future climate scenarios (ECHAM5-A1B, A2, B1 and HADCM3-A1B) using a delta change approach. The approach is tested for 262 basins in Austria. <br><br> The results indicate that the seasonality of the low-flow regime is an important factor affecting the performance of model calibration in the reference period and the uncertainty of <i>Q</i>₉₅ low-flow projections in the future period. In Austria, the range of simulated <i>Q</i>₉₅ in the reference period is larger in basins with a summer low-flow regime than in basins with a winter low-flow regime. The accuracy of simulated <i>Q</i>₉₅ may result in a range of up to 60 % depending on the decade used for calibration. <br><br> The low-flow projections of Q₉₅ show an increase of low flows in the Alps, typically in the range of 10–30 % and a decrease in the south-eastern part of Austria mostly in the range &minus;5 to &minus;20 % for the climate change projected for the future period 2021&ndash;2050, relative the reference period 1978&ndash;2007. The change in seasonality varies between scenarios, but there is a tendency for earlier low flows in the northern Alps and later low flows in eastern Austria. The total uncertainty of <i>Q</i>₉₅ projections is the largest in basins with a winter low-flow regime and, in some basins the range of <i>Q</i>₉₅ projections exceeds 60 %. In basins with summer low flows, the total uncertainty is mostly less than 20 %. The ANOVA assessment of the relative contribution of the three main variance components (i.e. climate scenario, decade used for model calibration and calibration variant representing different objective function) to the low-flow projection uncertainty shows that in basins with summer low flows climate scenarios contribute more than 75 % to the total projection uncertainty. In basins with a winter low-flow regime, the median contribution of climate scenario, decade and objective function is 29, 13 and 13 %, respectively. The implications of the uncertainties identified in this paper for water resource management are discussed

Bewertung von Lebensmitteln verschiedener Produktionsverfahren - Statusbericht 2003

INHALTSVERZEICHNIS: 1 Einleitung 2 Zur Struktur der Studie 3 Qualität von Lebensmitteln nach Produktionsverfahren 3.1 Prozessqualität 3.1.1 Verfahrensweisen und Elemente der Prozessqualität bei der landwirtschaftlichen Erzeugung 3.1.1.1 Ökobilanzen 3.1.1.2 Vergleich der Produktionsverfahren für einzelne Umweltwirkungsbereiche 3.1.2 Prozessqualität unter besonderer Berücksichtigung der Verarbeitung 3.1.3 Prozessqualität der Erzeugnisse - Bewertung durch Verbraucherinnen und Verbraucher 3.1.4 Schlussfolgerungen, Empfehlungen und Forschungsbedarf im Bereich der Prozessqualität 3.2 Produktqualität 3.2.1 Vom Produktionsverfahren unabhängige Einflüsse auf die Produktqualität 3.2.2 Gesetzlich vorgeschriebene Qualität (Lebensmittelsicherheit) 3.2.3 Ernährungsphysiologische Qualität 3.2.4 Genusswert 3.2.5 Eignungswert 3.2.6 Schlussfolgerungen, Empfehlungen und Forschungsbedarf im Bereich der Produktqualität 4 Komplementäre Ansätze zur Erfassung der Lebensmittelqualitäten 4.1 Bildschaffende Methoden 4.2 Nachernteverhalten 4.3 Fluoreszenz-Anregungs-Spektroskopie 4.4 Physiologischer Aminosäurenstatus 4.5 Elektrochemische Methoden 4.6 Futterwahl und Fütterungsversuche 4.7 Konsequenzen für die Forschung zur Erfassung der Lebensmittel- qualität - Modellvorstellungen 5. Sozioökonomische Aspekte ökologisch erzeugter Lebensmittel in Deutschland 5.1 Ökologisch erzeugte Lebensmittel aus Verbrauchersicht 5.2 Auswirkungen von ökologischen Ernährungsstilen auf die Kosten im Gesundheitswesen und auf den Ressourcenverbrauch 5.2.1 Auswirkungen auf die Kosten im Gesundheitswesen 5.2.2 Auswirkungen auf die Kosten in den Bereichen Umwelt und Ressourcen 5.3 Nachhaltige Entwicklung im Bedürfnisfeld Ernährung 5.4 Aspekte des Marktes für ökologisch erzeugte Lebensmittel 5.5 Ökologisch erzeugte Lebensmittel in der Gemeinschaftsverpflegung (GV) 5.6 Schlussfolgerungen, Empfehlungen und Forschungsbedarf zu sozioökonomischen Aspekten bei Bio-Lebensmitteln 6 Schlussfolgerungen, Empfehlungen und Forschungsbedarf 6.1 Prozessqualität 6.1.1 Ökobilanzen über Umweltwirkungsbereiche 6.1.2 Erzeugung von Lebensmitteln (Tierhaltung) 6.1.3 Lebensmittelverarbeitung 6.1.4 Bewertung durch den Verbraucher 6.2 Produktqualität 6.2.1 Produktspezifischer Forschungsbedarf bei pflanzlichen Erzeugnissen 6.2.2 Produktspezifischer Forschungsbedarf für Bio-Lebensmittel 6.2.3 Produktspezifische Qualitätssicherung bei vom Tier stammenden Erzeugnissen 6.3 Komplementäre Methoden der Qualitätserfassung 6.4 Sozioökonomische Aspekte 6.4.1 Ökologisch erzeugte Lebensmittel aus Verbrauchersicht 6.4.2 Auswirkungen von ökologischen Ernährungsstilen auf die Kosten im Gesundheitswesen und auf den Ressourcenverbrauch 6.4.3 Aspekte des Marktes 6.4.4 Ökologische Erzeugnisse in der Gemeinschaftsverpflegung (GV) 6.5 Schlussbetrachtung Anhang 1: Literatur Anhang 2: Begriffserläuterungen/Rechtliche Rahmenbedingungen Anhang 3: Grundlagen des Lebensmittelrechts Anhang 4: Ganzheitlichkeit in der Lebensmittelsmittelforschun